遥感平台与传感器
遥感原理与方法
定量分析
基于提取的信息，进行定量描述 和推断，如植被指数计算、土地 利用变化监测等。
时空分析
结合时间序列数据，分析地物变 化的趋势和规律，为环境监测、 城市规划等领域提供决策支持。
05 遥感应用案例
土地利用/土地覆盖变化监测
总结词
利用遥感技术监测土地利用和土地覆盖变化，有助于及时发现非法占地、土地退化等问题，为土地资源管理和规 划提供依据。
遥感技术应用领域不断拓展，从传统的环境监测、资源调查、城市规划等领域，拓展到农业、林业、气 象、海洋、交通等更多领域，为各行业的发展提供了重要的数据支持。
遥感在可持续发展中的作用
资源调查与监测
环境监测与保护
遥感技术可以对土地、森林、 水体等资源进行调查和监测， 为资源管理和保护提供数据 支持。
遥感技术可以监测大气、水 质、土壤等环境要素，及时 发现和解决环境问题，为环 境保护提供科学依据。
详细描述
遥感技术能够获取大范围的农作物生长情况 、种植面积等信息，通过分析这些数据可以 对农作物产量进行预测。这种预测方法具有 客观、准确、时效性强的特点，对于农业生 产和农村经济发展具有重要意义。同时，遥 感技术还可以监测农村基础设施建设、贫困
状况等情况，为农村发展提供科学依据。
06 遥感发展前景与挑战
遥感图像增强
对比度拉伸
通过调整像素值的范围， 增强图像的对比度，使地 物特征更加突出。
直方图均衡化
通过对图像的直方图进行 均衡化处理，改善图像的 整体对比度。
多光谱增强
利用不同波段之间的信息 差异，通过合成、融合等 技术提高图像的空间分辨 率和光谱分辨率。
遥感图像解译与分类
目视解译
通过专业人员的目视观察和经 验，对遥感图像进行地物识别
遥感知识点
一、遥感的概念1、遥感（Remote Sensing)：不接触地物，从远处把目标地物的电磁波特征记录下来，通过分析揭示地物的特征性质及其变化的综合性探测技术。
2、遥感的定义广义遥感——无接触的远距离探测狭义遥感——不与探测目标接触，记录目标的电磁波特性遥感不同于遥测（telemetry）和遥控（remote control），但需要综合运用遥测和遥控技术。
3、几个重要的概念传感器：又名遥感器，是指远距离感测地物环境辐射或反射电磁波的仪器。
遥感平台：遥感中搭载传感器的工具称为遥感平台，按高度可分为地面平台、航空平台、航天平台。
二、遥感技术的特点宏观性、综合性、多波段性（全天候）、多时相性（动态分析）三、遥感的分类按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。
按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感四、遥感技术系统1、定义：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。
包括被测目标的信息特征、信息的获取、信息的记录与传输、信息的处理和信息的应用五大部分2、遥感技术系统的组成遥感试验：对电磁波特性、信息获取、传输和处理技术的试验。
遥感信息获取：中心工作。
遥感平台和传感器。
信息的记录与传输：遥感信息处理：处理的原因遥感信息应用四、遥感技术系统1、遥感发展概况与展望Remote Sensing 的提出：美国学者布鲁伊特于1960年提出，1961年正式通过。
遥感发展的三个阶段：萌芽阶段、航空遥感阶段、航天遥感阶段（气球、风筝、信鸽姿态不定，均不是理想的遥感平台）航空遥感阶段1903年航天遥感阶段1957年2、我国遥感发展概况50年代航空摄影和应用工作。
60年代，航空摄影工作初具规模，应用范围不断扩大。
遥感名词解释
遥感平台：遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平台，常见的有气球、飞机、人造地球卫星和载人航天器遥感技术系统：包括被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。
电磁波; 当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋电场，使电磁振荡在空间传播，这就是电磁波。
辐射源：任何物体都是辐射源。
维恩位移定律：λ（max）T=b黑体：对任何波长的电磁辐射大都全部吸收的物体微波遥感：指利用微波传感器获取从目标地物发射或者反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。
被动遥感：传感器本身不产生电磁波，而是被动的接受和反射其他物体的电磁辐射而获取地物信息的遥感方式。
瑞利散射:当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。
米氏散射: 当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。
大气窗口：由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。
我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫做大气窗口。
多波段遥感：探测波段在可见光和红外波段范围内再分成若干窄波段感光度：胶片的感光速度。
垂直摄影：摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂线在3’以内。
倾斜摄影：摄影机主光轴偏离垂线大于3’。
三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，称之为三原色。
（红绿蓝）辐射亮度：假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向不同而不同。
则辐射亮度定义为辐射源在某一方向单位投影表面单位立体角内的辐射通量。
观察者以不同的观测角观察辐射源时，辐射亮度不同。
亮度系数：物体表面受到光照后所产生的明亮程度的数值辐射畸变：实际测量时，辐射强度值还受到其他因素的影像而发生改变，这一改变的部分就是需要校正的部分。
辐射校正 :对大气影响的纠正是通过纠正辐射亮度的办法实现的。
几何畸变：遥感图像在几何位置上发生了变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等畸变时，说明发生了几何畸变。
第1讲遥感平台
10、SPOT 4号卫星光谱模式
“M” 全色模式 (Spot 4) 影像是采用可见光范围的B2波段（ 0.61至 0.68微米 ）进行成像。 类似于Spot 1，2，3号卫星的P模式，这种成像方式形成的影像具有10米的分 辨率。 “Xi” 多光谱模式 (Spot 4) 影像是通过四个波段共同获取的，包括和1，2，3号卫星波段范围相同的由B1 、B2和B3形成的XS模式，以及由短波红外波段B4 （ 1.58 至 1.75微米）。B4波 段影像的分辨率为20米。 短波红外波段最大的优点在于它相对较少地受到大气条件的影响。它可以穿 透薄的云层，从而提高了获取清晰影像的可能性。因此，我们可以利用光学卫星 对赤道地区进行观测，这在过去是被认为不可能的。同时，短波红外波段对于水 蒸汽的散射具有相对较低的敏感性，这样阴影在影像上表现得更加突出，影像的 对比度相对于可见光来说更强，这就是为什么灌木篱笆和成线状排列的树木更容 易被观测到的原因。基于同样的原因，从短波红外影像像对获取的DEM也具有更高 的精度。此外，对于水分含量的敏感性也使得短波红外影像在研究土地利用和土 地覆盖方面的优越性。最后，这种影像对于较高地面温度具有很高的敏感性，从 而可以用来观测火灾，岩浆喷发或者其它热点源。
Landsat TM
– TM4：0.76-0.90微米，近红外波段。对绿色 植物类别差异最敏感（受植物细胞结构控 制），为植物通用波段。用于生物量调查、 作物长势测定、水域判别等。 – TM5：1.55-1.75微米，中红外波段。处于水 的吸收带（1.4-1.9微米）内，反映含水量敏 感，用于土壤湿度、植物含水量调查、水 分状况的研究，作物长势分析等，从而提 高了区分不同作物类型的能力。易于区分 云与雪。
（2）通过倾斜观 测获取立体像对: 测获取立体像对: Spot的倾斜视角观 测能力能够在不同 时间以不同的方向 获取同一区域的两 幅图像，这就是立 体像对，由于像对 不同的视差而产生 立体观测。目前， Spot系统有三颗卫 星（Spot 2，4，5 ），利用其中的两 颗，理论上能够在 同一天接收到立体 像对。
《遥感概论》课程笔记
《遥感概论》课程笔记第一章：绪论1.1 遥感及其技术系统遥感（Remote Sensing）是指不直接接触对象物体，通过分析从远处感知到的电磁波信息来识别和探测地表及其上方环境的技术。
遥感技术系统是由多个组成部分构成的复杂体系，主要包括以下几部分：- 传感器（Sensor）：用于探测和记录目标物体发射或反射的电磁波的设备。
- 遥感平台（Remote Sensing Platform）：携带传感器的载体，如卫星、飞机、无人机等。
- 数据传输系统（Data Transmission System）：将传感器收集的数据传回地面的设备。
- 数据处理与分析系统（Data Processing and Analysis System）：对遥感数据进行处理、分析和解释的软件和硬件。
1.2 遥感门类及技术特点遥感技术根据不同的分类标准可以分为以下几类：- 按照电磁波波长：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
- 按照传感器工作方式：主动遥感（如激光雷达）和被动遥感（如摄影相机）。
- 按照平台类型：卫星遥感、航空遥感、地面遥感等。
遥感技术的主要特点包括：- 大范围覆盖：遥感技术可以覆盖广阔的地表区域，对于大规模的地理现象监测具有优势。
- 高效快速：遥感平台可以快速穿越监测区域，获取数据的时间周期短。
- 多维信息：遥感可以提供关于地表及其上方环境的多种信息，如形状、纹理、温度等。
- 非侵入性：遥感技术不需要直接接触目标物体，因此对环境的影响较小。
1.3 遥感行业应用概况遥感技术在多个行业中有着广泛的应用，以下是一些主要的应用领域：- 农业领域：通过遥感技术监测作物生长状况、评估产量、监测病虫害、进行土地资源调查等。
- 环境保护：监测森林覆盖变化、湿地保护、沙漠化趋势、大气污染等环境问题。
- 灾害管理：利用遥感技术进行地震、洪水、飓风、火灾等自然灾害的预警、监测和评估。
- 城市规划：通过遥感图像分析城市扩张、交通布局、土地利用效率等，为城市规划提供依据。
遥感平台与传感器
遥感平台与传感器时间:2010-04-09 21:17来源:未知作者:admin 点击: 109次遥感是从远离地面的不同工作平台上通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。
常见的遥感平台有：气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机、高塔等遥感是从远离地面的不同工作平台上通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。
常见的遥感平台有：气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机、高塔等。
遥感平台是指装载遥感器的运载工具，按高度，大体可分为地面平台，空中平台和太空平台三大类。
地面平台包括三角架、遥感塔、遥感车（船）、建筑物的顶部等，主要用于在近距离测量地物波谱和摄取供试验研究用的地物细节影像；空中平台包括在大气层内飞行的各类飞机、飞艇、气球等，其中飞机是最有用、而且是最常用的空中遥感平台；太空平台包括大气层外的飞行器，如各种太空飞行器和探火箭。
在环境与资源遥感应用中，所用的航天遥感资料主要来自于人造卫星。
在不同高度的遥感平台上，可以获得不同面积，不同分辨率的遥感图像数据，在遥感应用中，这三类平台可以互为补充、相互配合使用。
表可应用的遥感平台800m以下遥感平台还有：常用的传感器：航空摄影机（航摄仪）全景摄影机多光谱摄影机多光谱扫描仪(Multi Spectral Scanner，MSS)专题制图仪（Thematic Mapper,TM）反束光导摄像管（RBV）HRV（High Resolution Visible range instruments）扫描仪合成孔径侧视雷达（Side-Looking Airborne。
遥感的基本概念
④大气对电磁辐射具有吸收与散射作用：
可见光段：分子散射
紫外、红外与微波区：大气吸收
5.大气的散射是太阳辐射衰减的主要原因
大气发生的散射主要有三种：
瑞利散射、 米氏散射和非选择性散射。
5.大气窗口：由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫做大气窗口。
辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能量，E=dφ/Ds，单位是W/M2，S为面积。
辐射通亮密度又分为辐照度（I）与辐射出射度（M），两者都与波长λ有关。
辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，I=dφ/Ds，单位是W/M2，S为面积。
辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，M=dφ/Ds，单位是W/M2，S为面积。
第一章
1.遥感的基本概念
是指通过传感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术。
2.主动遥感:传感器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号
3.被动遥感:传感器不向目标发射电磁波，仅被动地接收目标物的自身发射和对自然辐射的反射能主动遥感
10.
⒒直方图的作用:通过灰度直方图可以直观地了解图像的亮度值分布范围、峰值的位置、均值以及亮度值分布的离散程度等图像特征，可以反映图像的质量差异。
①正态分布：反差适中，亮度分布均匀，层次丰富，图像质量高。
②偏态分布：图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差。
⒓
⒔辐射校正（radiometric correction）：消除辐射量失真
第3章 海洋遥感平台和传感器
（3）典型的海洋卫星
国外的海洋地形卫星
b. Topex/Poseidon卫星（美、法） ：
1992年8月10日发射，高度计 轨 道卫星 ，高度 1336km， 轨 道 倾 角 为 66 度 ， 覆 盖 了 全 球 90%的海洋，重复周期10天。。 装有多个传感器，主要有效 载荷为雷达高度计，保证了 每 年 有 35 组 测 高 重 复 数 据 ， 是迄今测高精度以及定轨精 度最高的测高卫星之一。
（1）海洋遥感平台概念及分类
（ Xing et al，2019，RSE ）
（2）卫星遥感平台
卫星轨道概念
当火箭飞行速度超过了第一宇宙速度，把人造卫星送 入绕地球运行的轨道后，卫星就周期性地绕地球运动， 从而获得周期性的遥感资料，卫星的轨道要素决定了 卫星遥感方式
（2）卫星遥感平台
卫星轨道参数
2006年1月由于卫星操作故障结束了正常的运行
4.2 海洋遥感传感器
（1）海洋遥感传感器相关概念
海洋遥感传感器：是指收集、探测、记录地物反射
或者发射电磁波能量的装置，是遥感技术的核心部分
传感器的分类
✓ 按电磁波谱：可见光传感器、红外传感器、微波传感器 ✓ 按记录方式：成像式、非成像式 ✓ 按工作方式：主动方式、被动方式
与海洋遥感有关的传感器还包括多 波段微波辐射计（SMMR)，可用于 探测海面温度、海冰等
（3）典型的海洋卫星
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•可单独、也可配合使用。
•地面分辨率减小，受大气影响增大
In situ spectroradiometer measurement of soybeans
遥感车--地面遥感平台
航摄飞机
高空平台(5-10km)
运七 运八
其他：里尔、双水獭、 空中国王等
＝ / 2 D
D 2 h tg (0.5 )
Instantaneous Field of View
（IFOV）
1) 空间分辨率/地面分辨率
（1） 摄影成像方式的空间分辨率
取决于物镜分辨率、大气传输对分辨率的影响、和 感光材料的分辨率。
1 1 1 1 2 2 2 Rs Rmirror Rfilm Ratmesphere 2
遥感飞机
航摄飞机
中低空(1-8Km)
运十二
运五
航摄飞机
其他飞机(500m)
GT500
蜜蜂3 无人机
航天飞机
遥感卫星
遥感卫星
卫星轨道
• 轨道形状和高度 •轨道倾角 •卫星姿态和坐标 •太阳（地球）同步 •运行周期
轨道形状和高度
1) 轨道形状
固定的椭圆轨道绕地球周期性的运行。
轨道高度 卫星离地面的平均距离。 低轨卫星：150—200KM，寿命1～3周， 卫 星
第三章：遥感平台与遥感器
1 遥感数据的特征 • 地面遥感、航空遥感和卫星遥感 •卫星的轨道与扫描带宽 •空间分辨率与像元 •光谱分辨率 •辐射分辨率 •时间分辨率
遥感平台
1. 地面平台：<1000m, 手持、车载、气球 2. 航空平台：<20000m, 飞机 3. 卫星平台：>10000m, 卫星
举例 :多数是军事卫星
中轨卫星：300～1500KM，寿命1年以上，
举例: 陆地卫星、气象卫星、海洋卫星
高轨卫星：35800KM, 寿命很长，
举例：通信卫星; GPS卫星：22000KM
轨道倾角
定义： 卫星轨道平面与赤道面之间的夹角。 度量：
卫星经过升交点 方 向的轨道面，顺时 针转到赤道面的夹 角。
Spatial Resolution
Coarse or low resolution
ne or high resolution
光谱分辨率
光谱分辨率
指传感器所用的波段数、波长及波段宽度。
光谱分辩率越高，专题研究针对性越强， 识 别精度越高。
信息冗余增大
Different rock types
2) 公转一周360度
3) 公转一周时间为365.2564日 4) 每日校正量＝360/365.2564 = 0.9856度（向东偏移） 5) 卫星每圈校正量（△Ω ) ＝每日校正量（0.9856）/卫星每日绕地球的圈数 （n）
如陆地卫星14.56圈， △Ω =0.0677
太阳同步与遥感
卫星与太阳同步，光照角保持不变化
Spectral resolution
Spectral Resolution
遥感器的工作波段在“大气窗口” 中间选择。根 据理论分析和实际经验效果相结合进行综合考虑。保 证分类精度的情况下放宽波谱段，以保证足够的辐射 能量被遥感器记录接收和下来。但不能有太多的重叠。 具体应用中根据研究目的选择能够突出目标信息 的波段。 1）根据室内地物波谱曲线特征，直观地分析比较， 根据差异的程度，找出遥感器相应的工作波段； 2）利用数理统计方法，选择相关性小、方差大的图 像。熵，方差大，信息量大。
升交点
降交点
三轴定向和姿态控制
要保持卫星姿态相对稳定， 控制3轴，6个自由度。
X 卫星运动方向 Y 赤道面内垂直X轴 Z 垂直地球 ω 滚动 俯仰 κ 偏航
偏航κ
滚动ω
俯仰
太阳同步
光照角β : 卫星轨道面至太阳至地心连 线间的夹角。
光照角变化 对遥感不利， 必须进 行……
卫星轨道校正
1) 光照角变化是由地球绕太阳公转引起。
卫星覆盖全球一次的天数。对遥感动态监测更重要。
LANDSAT 16 SPOT 26
极轨卫星（太阳同步）
静止轨道卫星
上升与下降轨道
扫描带
New area with each consecutive pass
Overlap in adjacent swaths
空间分辨率与像元
空间分辨率
表征传感器反映地表细节的能力 定义为影像最小单元（像元）所代表的地面面积,受硬 件系统（IFOV）、飞行高度控制
常用线对/毫米, dpi等表示。
航空影像地面分辨率
航空条件下，航摄胶片的分辨力一般为: 70-100线对/毫米 乘以2倍 2 折算为能充分表达的像元数为: p=200-280像元/毫米
地面分辨率： R= 母
0.001 m P
式中m 为航摄比例尺分
按1/2.5万中等比例尺计算，对应地面分辨率为: 0.13-0.09米 大比例尺航空摄影地面分辨率在厘米级，小比 例尺也在分米级。
卫星轨道上每一点的平均太阳时保持不变
（相同的纬度，所有点具有相同的太阳时）
相同的纬度，保证了太阳辐射量的大致相同 LANDSAT-4/5： 经过赤道9：45AM, 北京： 10：00AM左右
卫星运行周期和覆盖周期
1) 卫星运行周期
卫星绕地球运行一周所需要的时间，称为卫星周期（T）。
2) 卫星覆盖周期
Point their sensors to image the same area
辐射分辨率
辐射分辨率
• 辐射分辨率表征遥感器的辐射灵敏程度，是 指遥感器的探测器件在接受电磁波辐射信号 时能够分辨的最小辐射度差。一般用灰度的 分级数表示。
8-bit image
2-bit image
时间分辨率
时间分辨率
也叫卫星的覆盖周期、重访周期。 重复获得同一地区的最短时间间隔。由卫星运动系统决定。 用途：注意研究对象的时间动态特征。 1）自然规律的时间考虑 作物监测：农时，拔节期、氧化期、乳熟期 植被： 叶子展开、叶子开始黄枯 地质、土壤：不长庄稼 2）社会经济现象的时间考虑 城市研究：根据对城市的发展特点了解状况。 环境污染监测：立法前后、总量控制前后等等。